Blimp auf der Erde, aber ein Segelflugzeug auf dem Mars?

Könnte mit einem Zeppelin genug Oberfläche geschaffen werden, um Geschwindigkeit unter Verwendung der Marsatmosphäre zu verlieren, um eine kontrollierte weiche Landung zu haben, um den Bedarf an Retroraketen zu minimieren? Die Landebahn müsste vorhanden sein. Während es auf der Erde schwebt, müsste es sich auf dem Mars wie ein Hochgeschwindigkeitsgleiter verhalten.

Der Hitzeschild unten im 2. Bild ist ein High-Tech-Ballon der NASA. Könnte es an der Nase eines Hybrid-Luftschiffs angebracht werden, das in Weltraumarbeiten gebaut oder aufgeblasen wird, um aus der Umlaufbahn abzusteigen, ohne dass eine schwere Hitzeabschirmung erforderlich ist?

Könnte ein Zeppelin wie das 1. Bild bei einem Stratosphärenstart Umlaufgeschwindigkeiten als Rakete erreichen?

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https://www.newscientist.com/article/dn10288-inflatable-cushions-to-act-as-spacecraft-heat-shields/ Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

https://www.nasa.gov/centers/ames/orgs/exploration-tech/entry-systems-div/hiad.html

https://www.newscientist.com/article/dn10288-inflatable-cushions-to-act-as-spacecraft-heat-shields/

Der Zeppelin konnte gar nicht erst im Orbit sein, weil er durch den Innendruck im Vakuum des Weltraums zerplatzen würde.
Der Druck außerhalb des Zeppelins im Weltraum wäre ~0. Sie würden also einen riesigen, leeren Airbag absenken. Wenn Sie dies auf dem Mars versuchen würden, beträgt der Druck dort 0,6 % des Luftdrucks der Erde, sodass der Versuch, ihn weiter zu füllen, zu einem Bruch führen würde. Sie können dies nicht ohne eine starre Hülle tun, um das Luftschiff vor dem Reißen zu schützen. Und dann wäre es nicht gerade als Zeppelin zu gebrauchen.
Wenn Sie darauf abzielen, eine große Struktur auf dem Mars zu schaffen, verstehe ich nicht, warum Sie sich das Gewirr antun müssen, ein Luftschiff zu haben. Das Luftschiff selbst erfüllt keinen nützlichen Zweck, und es wäre viel schwieriger, eine so große Struktur auf dem Mars abzusetzen, als sie überhaupt erst dort zu bauen.
Wie wollen Sie ihn senken?
Wenn es nicht beabsichtigt ist, einen signifikanten Auftrieb zu haben, wäre es vielleicht einfacher, es nicht "Luftschiff" zu nennen.
@Antzi wie soll es heißen?
@Muze Du hast meinen Punkt nicht verstanden, fürchte ich. Wie beabsichtigen Sie, dieses Luftschiff ohne ständiges Abfeuern der Rakete aus der geosynchronen Umlaufbahn auf den Boden zu bringen? Ohne eine Stützstruktur (wie im Weltraumaufzug) würden Sie nicht "geosynchron" bleiben, wenn das Luftschiff tiefer wird.
Sie haben der Frage viel Material hinzugefügt, das die Beantwortung erschwert. Dies ist jetzt ein vollständiger Vorschlag für ein Transport- und Lebensraumsystem, aber Sie sind sich über einen Großteil der Physik dahinter nicht im Klaren. Um von dieser Seite zu lernen, müssen Sie spezifische Fragen stellen und die Antwort gut überdenken, bevor Sie verwandte Fragen stellen.
Sie müssen langsamer werden. Sie versuchen, ganze Systeme zu entwerfen, bevor Sie die Wissenschaft und Mathematik dahinter lernen. Das ist wirklich das, was Sie akzeptieren müssen. Ihre phantasievollen Visionen werden zu nichts führen, es sei denn, Sie lernen die Wissenschaft, um sie realistisch zu machen. Es ist schwierig, aber es lohnt sich. Das System hat Sie zurückgehalten, weil das die Anpassung ist, die Sie vornehmen müssen, und es versucht, Sie dazu zu bringen – deshalb können Sie jetzt keine neuen Fragen stellen. Das passiert automatisch, wenn Sie genügend Downvotes erhalten.
Diese Abstimmungen sind darauf zurückzuführen, dass die Fragen keine Forschung zeigen, tendenziell sehr breit gefasst und auch unklar sind, weil Sie oft nicht genug über die beteiligten Wissenschaften wissen, um sich klar auszudrücken. Es mag für Sie schwierig sein, methodisch vorzugehen, wenn sich Ihr Kopf ständig mit Ideen füllt, aber genau das würde Ihnen hier wirklich helfen. Fragen Sie nach dem kleinsten Stück, das Sie als Frage identifizieren können, anstatt Dinge zu erweitern. Versuchen Sie wirklich, die Dinge zuerst selbst zu überprüfen, lernen Sie, wo und wie das geht. Dann gib ihm Zeit. Das Entwerfen von Systemen erfordert viele Jahre Training und es gibt keine Abkürzungen.
Das ist kein Blimp auf dem ersten Bild, es ist das Reaction Engines A2-Konzept für das LAPCAT-Projekt.

Antworten (1)

Leider enthält meine Antwort nicht das entscheidende "Ja" oder "Nein" - aus dem einfachen Grund, dass man von feinen Parametern abhängt und wahrscheinlich eine gute NASA-Studie für eine tatsächliche Antwort benötigen würde. Aber die Antwort, die ich derzeit ohne das geben kann, lautet "Wahrscheinlich".

1) Angelegenheit, das Luftschiff in Leere zu halten. Das ist ein einfaches "Ja". Wenn der Hüllen-Nenndruckunterschied des Luftschiffs 500 Pa beträgt, blasen Sie es auf 200 Pa auf und es bleibt in der Luft aufgeblasen. Jedes Berstrisiko kann durch ein passives Sicherheitsventil gehandhabt werden. Und der Druck kann aus einem Druckgastank bereitgestellt werden - lassen Sie mich sagen, wenn Ihr Zieldruck 0,006 bar beträgt, dann kann ein kleiner Drucktank, der auf (ziemlich normal) 100 bar aufgepumpt ist, ein riesiges Volumen füllen. Denken Sie nicht daran, flüssige oder sogar feste Brennstoffe zu lagern und abgekühlte Verbrennungsprodukte in die Hülle umzuleiten.

2) Absenken in die Atmosphäre. Hier kann ich hilflos mit den Schultern zucken und „vielleicht“ sagen. Wir wissen, dass Objekte, die leicht genug sind (Verhältnis von Oberfläche zu Masse hoch genug), von LEO in die Atmosphäre zurückkehren können, ohne zu verbrennen. Wie leicht? Welches Verhältnis? Wo soll man die Grenze ziehen? Das Wiedereintrittsprofil würde wahrscheinlich das Einsetzen in eine relativ hohe Umlaufbahn beinhalten, wo der Zeppelin den größten Teil seiner Umlaufgeschwindigkeit aufgrund des atmosphärischen Luftwiderstands verlieren würde, noch bevor er unter eine niedrige Umlaufbahnhöhe fällt - und die Beibehaltung des Auftriebs die Sinkgeschwindigkeit so stark reduzieren, dass der Widder steigtDie Erwärmung wäre niedrig genug, da das Medium spärlich genug ist, dass die Hülle nicht verbrennen würde. Dies ist der entscheidende Punkt - einen ausreichend hohen Widerstand in Höhen zu haben, die hoch genug sind, dass eine adiabatische Kompression des Mediums die Hülle nicht beschädigen kann, bevor sie auf Endgeschwindigkeit abbremst. Und das ist eine Rechnung für ein gutes Paper von professionellen Wissenschaftlern, nicht für einen Beitrag auf einer Q&A-Site.

3) Atmosphärischer Abstieg. Absolut machbar; Das Erhitzen des Inhalts der Hülle würde den Auftrieb regulieren, was eine Feinabstimmung der Sinkgeschwindigkeit und ein sanftes Aufsetzen ermöglicht.

Wäre ein solches Luftschiff auf dem Mars verwendbar? Möglicherweise so; Obwohl es als Luftschiff nicht wirklich nützlich ist (bei so dünner Luft wäre der Auftrieb erbärmlich und die erforderliche Größe würde es extrem schnellen Winden zum Opfer fallen), aber die Hülle könnte als Hüllenschicht einer Koloniekuppel umfunktioniert werden, nicht ein volles 1 bar, aber ein Partialdruck, damit die inneren Schichten ein niedrigeres Druckdelta haben können, bis die innerste den vollen Druck liefert. Auch aufgrund der Notwendigkeit, das Ganze sehr leicht zu halten (für Luftbremsen), gäbe es fast keine Nutzlast - die Hülle selbst wäre die eigentliche Nutzlast, mit nur einer minimalen Anzahl aktiver Systeme zur Führung des Abstiegs.

Aber – vorausgesetzt, wir können einen Zeppelin bauen, der leicht genug und haltbar genug ist, um dem Aerobremsen standzuhalten – wäre dies eine sehr praktikable Methode zur Lieferung des Kuppelbaumaterials – wahrscheinlich viel robuster als angetriebene Lander mit entleertem Material.

...obwohl, warum Sie es jemals in eine synchrone Marsumlaufbahn bringen wollen, ist mir schleierhaft. Völlig sinnloser "Dreh".
# 2 Sie nehmen an, dass Sie sich schrecklich irren. Es gibt absolut keinen Vorteil der orbitalen Einfügung in die geostationäre Umlaufbahn. Sie verlieren die Gelegenheit sowohl für das Airbraking als auch für die Vorteile des Oberth-Effekts einer Einfügung in eine niedrige Umlaufbahn. Sie verschwenden viel Treibstoff für eine völlig unnötige Zirkularisierung und noch mehr, um das Fahrzeug von dort aus zu verlassen. Im Ernst, spielen Sie ein Kerbal Space Program, um eine grundlegende Intuition dafür zu bekommen, wie das alles zusammenarbeitet. Die synchrone Umlaufbahn ist ein wirklich schrecklicher Ort, der in der Mitte zwischen nützlichen Höhen liegt.
Wenn das Luftschiff seinen Abstieg wie auf der Erde bei 1% der Luftdichte verlangsamen sollte, müsste es ausreichend groß und leicht sein, dass 100-Meilen-Wind es so beeinflussen würden wie 100-Meilen-Wind ein Luftschiff auf der Erde. Gleiche Eigenschaften, gleiche Abhängigkeiten. Wenn Sie es dicht genug machen, um gegen Marswind immun zu sein, machen Sie es dicht genug, um beim Wiedereintritt zu verbrennen oder bestenfalls mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche zu krachen.
@Muze: und Nr. 3: Da ist die Frage der strukturellen Integrität und der Kosten für die Lieferung in den Weltraum und in die Marsumlaufbahn. Machen Sie es im Verhältnis zu seiner Größe zu dünn und es wird durch Luftkräfte zerrissen. Machen Sie es dick genug und groß genug, und es wird Hunderte Tonnen wiegen, und es gibt keine Rakete, um es zum Mars zu fliegen.
Erstens, wenn Sie es auf eine solche Umlaufgeschwindigkeit verlangsamen, dass Sie beim Aufsetzen eine Bodengeschwindigkeit von Null haben, würde es beim Wiedereintritt definitiv zerstört werden. die Luftdichte wächst mit dem Exponenten der Höhe; Ihre Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem Sie mit dem Airbraking beginnen, wäre viel zu hoch, um sie zu verlieren, bevor die Dichte genug anwächst, um sie zu verbrennen. Und es wäre sowieso sehr ineffizient, es aus der synchronen Umlaufbahn zu versuchen.
Bringen Sie es in eine Umlaufbahn von Pe von etwa 200 km. Es wird mit jedem Durchgang von Pe weiter an Umlaufgeschwindigkeit verlieren, bis es kreisförmig wird; dann wird es weiter an Geschwindigkeit und Höhe verlieren - hoffentlich verliert es schnell genug an Geschwindigkeit und langsam genug an Höhe, wenn es in dickere Schichten eindringt, ist es bereits unter der Geschwindigkeit, die ausreicht, um es zu verbrennen.
Ich habe einige Kommentare in meiner Frage beantwortet.
@SF. Die Grenze für diese Idee, bei jedem Durchgang langsam die Umlaufgeschwindigkeit zu verlieren, besteht darin, dass es eine Umlaufbahn geben muss, wenn Sie genug Geschwindigkeit haben, um den Planeten erneut zu umrunden (~ km / s), und dann eine, wenn Sie dies nicht tun. An diesem Punkt erreichen Sie die Oberfläche innerhalb einer halben Umlaufbahn, was Ihnen bestenfalls etwa 45 Minuten Zeit gibt, um all diese Energie abzubauen, und in Wirklichkeit viel weniger Zeit aufgrund der schnell zunehmenden Dichte.
@djr: Das setzt ein klassisches, dichtes Raumschiff voraus. Bei einer niedrigen Umlaufgeschwindigkeit des Mars von 3361 m/s, bei ungefähr 100 Gramm pro m^2 Oberfläche, wird 1 m^2 in diesen 45 Minuten 546 kJ Energie dissipieren. Das sind durchschnittlich etwa 200 W/m^2. Das Fahrzeug muss einer LEO-Sonneneinstrahlung von etwa 1400 W/m^2 standhalten. Und es hat ein großes Volumen an Konvektionskühlmittel (schwimmendes Gas) im Inneren, um mit überschüssiger Wärme fertig zu werden.
@SF. Mein Kommentar bezog sich auf die Orbitaldynamik und macht keine Annahmen über das Raumschiff. Sogar ein "Dynastat-artiges Raumschiff" muss innerhalb weniger Minuten von Orbitalgeschwindigkeiten bis fast zum Stillstand abgebremst werden. Es ist möglich, dass das Ableiten der Energie für diese Form weniger schwierig ist, aber wie Sie bereits bemerkt haben, wird es bei Überschallgeschwindigkeit ein Problem sein, diese Form zu halten und sich nicht in Konfetti zu verwandeln.
@djr: Egal wie viele Minuten. Ein typischer Plasma-Blackout dauert höchstens 2-3 Minuten und die verbrauchte Energie geht in Megawatt. Diese Form bewirkt, dass der atmosphärische Luftwiderstand viel früher eine Rolle spielt – in viel größeren Höhen und geringeren Dichten; Verteilen der Energiedissipation über längere, viel längere Zeit und bei weitaus geringerer Luftdichte - im Gegensatz zu Wiedereintrittskapseln, die von einem Ablator und einem kurzen Timing abhängen, um keine Wärme ins Innere zu lassen, verlängert diese absichtlich den Abstieg. Auf der Erde hätte es trotzdem keine Chance, aber 3,3 km/s sind nicht 8 km/s und mit den v 2 in der kinetischen energie macht das einen himmelweiten unterschied.
@SF. Sie haben Recht - die Spitzenerwärmung ist wichtig für die Verbrennung, und das könnte für diese Art von Körper ganz anders sein. Was ich beanstandete, war etwas, das ich in Ihrem Kommentar gelesen habe, das eigentlich nicht da war: Sie sagten: "Hoffentlich verlieren Sie schnell genug an Geschwindigkeit und langsam genug an Höhe, wenn es in dickere Schichten eindringt, es ist bereits unter der Geschwindigkeit, die ausreicht, um es zu verbrennen." und ich interpretierte dies als "Geschwindigkeit langsam genug verlieren, damit es sicher eintreten kann". Ich habe darauf hingewiesen, dass dies nicht 1 m / s auf jeder Umlaufbahn über Monate verliert (wie bei der Lufterfassung), sondern alles in Minuten geschieht.
Ich denke, Sie wissen das alles, der Punkt war wirklich auf @Muze gerichtet, der es möglicherweise nicht tut.
Blimp auf der Erde, aber ein Segelflugzeug auf dem Mars?
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